Análise da expressão dos genes da família VIT em plantas de arroz (Oryza sativa) e análise funcional do gene OsVIT1

Abstract

O arroz possui grande importância econômica e nutricional, sendo o alimento básico de grande parte da população humana. No entanto, o grão de arroz é pobre em nutrientes minerais, como o ferro (Fe) e zinco (Zn), cuja deficiência afeta milhões de pessoas. Vários autores defendem a biofortificação do grão de arroz, com aumento dos teores de vitamina A, Fe e Zn no grão. Para que seja possível aumentar os níveis de minerais no grão de arroz, é necessário que sejam conhecidos os mecanismos responsáveis pela absorção destes pelas raízes da planta, transporte, distribuição, armazenamento e alocação para o grão. Assim, resultados deste tipo de estudo poderão contribuir para os avanços nas pesquisas de biofortificação. Em Arabidopsis thaliana e Tulipa gesneriana foi demonstrado que o gene VIT1 (Vacuolar Iron Tranporter 1) codifica uma proteína responsável pelo transporte de ferro para dentro dos vacúolos, podendo atuar na estocagem e regulação dos níveis de ferro nos tecidos. Esses resultados indicam que AtVIT1 e TgVIT1 podem ter um papel importante na homeostase de ferro nessas plantas. Em arroz, nosso grupo identificou dois genes da família VIT (OsVIT1 e OsVIT2), com sequências similares à do gene VIT1 de Arabidopsis thaliana que podem ter sido originados a partir de um evento de duplicação. Apresentam 71% e 68% de identidade com a proteína AtVIT1, respectivamente, e 74% de identidade entre suas sequências de aminoácidos. Com o objetivo de caracterizar a expressão desses genes em arroz, plantas foram analisadas após tratamento com excesso de diferentes metais, em diferentes estágios reprodutivos e em sementes durante a germinação. Os resultados mostraram que o gene OsVIT1 teve sua expressão induzida em resposta apenas ao tratamento com excesso de Fe em folhas, não tendo sido detectados transcritos em raízes ou em folhas de plantas expostas a excesso de Zn e Mn. Esses dados indicam uma possível relação entre a indução de OsVIT1 e os níveis de Fe intracelular nas folhas. A expressão de OsVIT2 não apresentou diferença significativa entre a condição controle e os tratamentos. Os picos de expressão observados em panícula (OsVIT1, em R5) e folha-bandeira (OsVIT2, em R4) possivelmente correspondem a momentos de grande mobilização e acúmulo de metais nestes órgãos. Os metais poderiam ser remobilizados, em outro momento, para os grãos. OsVIT2 teve aumento da expressão após 4 dias de germinação, que coincidiu com o surgimento de tecidos fotossinteticamente ativos no embrião. Para a análise funcional, plasmídeos clonados com as regiões codificantes do gene OsVIT1 foram transformados em linhagens de Saccharomyces cerevisiae (Δccc1) deficientes no transporte de ferro. As leveduras transformantes foram crescidas em meio mínimo contendo diferentes concentrações de Fe para avaliar a complementação da levedura mutante pelo gene de arroz OsVIT1. O experimento não teve resultado positivo. Será feita a extração do plasmídeo para confirmar a inserção do gene OsVIT1 por PCR, após será repetido o experimento com exposição das leveduras à Fe. A caracterização dos genes da família VIT e a compreensão dos mecanismos que regulam a sua expressão em arroz são essenciais para um melhor entendimento do transporte e homeostase de ferro nesta planta.